タスク
図1 作業内容
必須
図2 基本要件の内容
図 3 コンテンツの一部を再生する
説明する
図4 説明内容
グレーディング
図 5 スコアの内容
テキスト（一部）
まとめ
本実験の目的は、STM32マスタ制御とアナログ回路を用いて実現する同軸ケーブル長・端末荷重検出装置を設計・製作することです。ユニットは、動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示できる必要があります。端子開回路の条件下では、デバイスはケーブル長を検出でき、相対誤差の絶対値が 5% を超えてはならず、検出時間が 5 秒を超えてはなりません。同時に、負荷を接続した後、負荷の種類を正確に判断し、負荷の抵抗値または容量値を表示する必要があり、相対誤差の絶対値は 10% 以下です。
キーワード: 同軸ケーブル、長さ検出、荷重検出、STM32マスタ制御、アナログ回路
1 . システムソリューション
この設計は TI の TM4C123GH6PM をメイン制御として使用しており、システム全体は主にメイン制御、コンデンサ モジュール、インダクタンス モジュールで構成されています。
1.1メイン制御モジュールのデモンストレーションと選択
解決策 1: STM32 マスター コントロールを選択する
利点: STM32 マスター コントロールは優れたパフォーマンスと安定性を備えており、組み込みシステムで広く使用されており、豊富な周辺インターフェイスと通信機能をサポートしています。
短所: 始めるのが難しく、プログラミング環境とインターフェースの仕様に慣れる必要があります。
解決策 2: Arduino をメインコントロールとして選択する
利点: Arduino マスター コントロールは使いやすく、多数のオープン ソース ライブラリとサンプル コードがあり、ラピッド プロトタイピングに適しています。
短所: リソースが限られており、スケーラビリティが比較的弱い。
解決策 3: Raspberry Pi をメインコントローラーとして使用する
利点: Raspberry Pi マスターは強力なコンピューティングおよびグラフィックス処理機能を備え、複数のオペレーティング システムをサポートし、他のデバイスとの高度な通信を実行できます。
短所: 消費電力が高く、比較的高価です。
コスト、使いやすさ、性能要件を総合的に考慮して、最初のオプションが採用され、STM32 メイン制御が選択されます。
1.2 ハードウェア制御方式のデモンストレーションと選択
オプション 1: アナログ回路を使用してシステムを構築し、以下のハードウェア モジュールを使用して機能を実現します
メインコンポーネント：
1. クロックジェネレーター: 励起信号と基準クロック信号を生成します。
2. 高精度カウンタ: 信号の時間遅延を測定するために使用されます。
3. 表示画面: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
4. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
解決策 2: デジタル回路を使用してシステムを構築し、以下のハードウェア モジュールを使用して機能を実現する
メインコンポーネント：
1. FPGA チップ: 信号の生成、測定、処理を実現するために使用されます。
2. ディスプレイモジュール: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、および負荷パラメータを表示します。
3. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
解決策 3: シングルチップマイコンを使用してシステムを構築し、以下のハードウェアモジュールを使用して機能を実現する
メインコンポーネント：
1. デジタル信号プロセッサ: 信号の生成、測定、処理を実現するために使用されます。
2. TFT 液晶ディスプレイ: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
3. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
総合的に検討した結果、この機能を実現するアナログ回路に適したオプション 1 を選択し、アナログ回路はケーブル長検出と負荷検出の要件を満たすことができます。このソリューションでは、ハードウェアの信頼性と安定性だけでなく、コストと使いやすさも考慮されています。
3.2 プログラム設計
3.2.1プログラムの機能説明
プログラムは次の機能を実装します。
システムの動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
ケーブル端末で断線が発生した場合、「長さ検出」ボタンを押して検出を開始すると、デバイスはケーブル長 L を検出して表示できます。相対誤差の絶対値は 5% 以下です。各検出時間は 5 秒を超えません。
ケーブル端子断線時の長さ検出完了後、Lを変更せず、端子に抵抗負荷または容量負荷が接続されている場合は、「負荷検出」ボタンを押すと検出が開始され、正しく判定・表示できます。ロードタイプ。時間は 5 秒を超えません。
4. テスト計画とテスト結果
4.1 テストスキーム
4.1.1 機能テスト
(1) 機能テスト
1. デバイスは、動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、および負荷パラメータを表示できます。
2.ケーブル長は1000cm≤L≤2000cmで、端子は開回路です。「長さ検出」ボタンを押して検出を開始します。デバイスはケーブル長Lを検出して表示できます。相対誤差の絶対値は表示されません。 5%を超え、検出時間は5秒を超えません。
(2) 負荷試験
1. 端子の開回路状態でケーブル長の検出が完了した後、L を変更せず、抵抗と容量の負荷を端子に接続し、「負荷検出」ボタンを押して検出を開始すると、デバイスは正しく判断できます。負荷の種類を表示します。検出は 1 回です。時間は 5 秒を超えません。
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実際、厳格な基準は私たちの無限の可能性を制限することはできません。みんなおいでよ！
タスク
図1 作業内容
必須
図2 基本要件の内容
図 3 コンテンツの一部を再生する
説明する
図4 説明内容
グレーディング
図 5 スコアの内容
テキスト（一部）
まとめ
本実験の目的は、STM32マスタ制御とアナログ回路を用いて実現する同軸ケーブル長・端末荷重検出装置を設計・製作することです。ユニットは、動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示できる必要があります。端子開回路の条件下では、デバイスはケーブル長を検出でき、相対誤差の絶対値が 5% を超えてはならず、検出時間が 5 秒を超えてはなりません。同時に、負荷を接続した後、負荷の種類を正確に判断し、負荷の抵抗値または容量値を表示する必要があり、相対誤差の絶対値は 10% 以下です。
キーワード: 同軸ケーブル、長さ検出、荷重検出、STM32マスタ制御、アナログ回路
1 . システムソリューション
この設計は TI の TM4C123GH6PM をメイン制御として使用しており、システム全体は主にメイン制御、コンデンサ モジュール、インダクタンス モジュールで構成されています。
1.1メイン制御モジュールのデモンストレーションと選択
解決策 1: STM32 マスター コントロールを選択する
利点: STM32 マスター コントロールは優れたパフォーマンスと安定性を備えており、組み込みシステムで広く使用されており、豊富な周辺インターフェイスと通信機能をサポートしています。
短所: 始めるのが難しく、プログラミング環境とインターフェースの仕様に慣れる必要があります。
解決策 2: Arduino をメインコントロールとして選択する
利点: Arduino マスター コントロールは使いやすく、多数のオープン ソース ライブラリとサンプル コードがあり、ラピッド プロトタイピングに適しています。
短所: リソースが限られており、スケーラビリティが比較的弱い。
解決策 3: Raspberry Pi をメインコントローラーとして使用する
利点: Raspberry Pi マスターは強力なコンピューティングおよびグラフィックス処理機能を備え、複数のオペレーティング システムをサポートし、他のデバイスとの高度な通信を実行できます。
短所: 消費電力が高く、比較的高価です。
コスト、使いやすさ、性能要件を総合的に考慮して、最初のオプションが採用され、STM32 メイン制御が選択されます。
1.2 ハードウェア制御方式のデモンストレーションと選択
オプション 1: アナログ回路を使用してシステムを構築し、以下のハードウェア モジュールを使用して機能を実現します
メインコンポーネント：
1. クロックジェネレーター: 励起信号と基準クロック信号を生成します。
2. 高精度カウンタ: 信号の時間遅延を測定するために使用されます。
3. 表示画面: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
4. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
解決策 2: デジタル回路を使用してシステムを構築し、以下のハードウェア モジュールを使用して機能を実現する
メインコンポーネント：
1. FPGA チップ: 信号の生成、測定、処理を実現するために使用されます。
2. ディスプレイモジュール: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、および負荷パラメータを表示します。
3. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
解決策 3: シングルチップマイコンを使用してシステムを構築し、以下のハードウェアモジュールを使用して機能を実現する
メインコンポーネント：
1. デジタル信号プロセッサ: 信号の生成、測定、処理を実現するために使用されます。
2. TFT 液晶ディスプレイ: 動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
3. キースイッチ: 対応する機能を選択して開始するために使用します。
総合的に検討した結果、この機能を実現するアナログ回路に適したオプション 1 を選択し、アナログ回路はケーブル長検出と負荷検出の要件を満たすことができます。このソリューションでは、ハードウェアの信頼性と安定性だけでなく、コストと使いやすさも考慮されています。
3.2 プログラム設計
3.2.1プログラムの機能説明
プログラムは次の機能を実装します。
システムの動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、負荷パラメータを表示します。
ケーブル端末で断線が発生した場合、「長さ検出」ボタンを押して検出を開始すると、デバイスはケーブル長 L を検出して表示できます。相対誤差の絶対値は 5% 以下です。各検出時間は 5 秒を超えません。
ケーブル端子断線時の長さ検出完了後、Lを変更せず、端子に抵抗負荷または容量負荷が接続されている場合は、「負荷検出」ボタンを押すと検出が開始され、正しく判定・表示できます。ロードタイプ。時間は 5 秒を超えません。
4. テスト計画とテスト結果
4.1 テストスキーム
4.1.1 機能テスト
(1) 機能テスト
1. デバイスは、動作ステータス、ケーブル長、負荷タイプ、および負荷パラメータを表示できます。
2.ケーブル長は1000cm≤L≤2000cmで、端子は開回路です。「長さ検出」ボタンを押して検出を開始します。デバイスはケーブル長Lを検出して表示できます。相対誤差の絶対値は表示されません。 5%を超え、検出時間は5秒を超えません。
(2) 負荷試験
1. 端子の開回路状態でケーブル長の検出が完了した後、L を変更せず、抵抗と容量の負荷を端子に接続し、「負荷検出」ボタンを押して検出を開始すると、デバイスは正しく判断できます。負荷の種類を表示します。検出は 1 回です。時間は 5 秒を超えません。
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実際、厳格な基準は私たちの無限の可能性を制限することはできません。みんなおいでよ！